软件语言与编码第09章.ppt

第9章 程序设计语言与编码教学目的：了解程序设计语言的特点、发展，掌握选择语言的原则，理解编程标 准，良好编程 风格。教学重点：选择语言的原则，编程标准，编程 风格。教学难点：选择语言的原则，编程标准。,第9章程序设计语言与编码,编码以详细设计说明书为输入，将该输入用某种程序设计语言翻译成计算 机可以理解并最终可运行的代码的过程。本章介绍程序设计语言的特点、发展和分类、开发时选择程序设计语言的标准、编程质量与程序设计语言的关系、编程标准和编程风格，最后简单介绍目前程序设计的支持环境。,9.1 程序设计语言 9.1.1 程序设计语言的特点,语言的几种特性。1）一致性（Uniformity）指语言中采用的标记（Token）法协调一致的程度。例如“”在C语言中即可以在声明中表示其后的变量为指针变量，又可作间接访问运算符，还可以作乘法运算符，这种“一词多用”、一致性不好的语言程序不仅可读性差，而且在编写程序的过程中容易出错。,9.1.1 程序设计语言的特点,语言的几种特性。2）二义性（ambiguity）语言的二义性是指语言是否允许使用具有二义性的语句。允许使用二义性语句的语言在可理解性和可修改性上都要差一些。,9.1.1 程序设计语言的特点,语言的几种特性。3）紧致性（compactness）紧致性是指程序员写程序时必须记忆的关于语言的信息总量。决定紧致性的指标包括：语言对结构化的支持程度。关键字及操作符的数目，显然关键字和操作符的数目越多，则紧致性越差。标准函数的个数及复杂程度。通常紧致性和一致性是矛盾的。在选择程序语言时，必须在这两者之间找到平衡点。,9.1.1 程序设计语言的特点,语言的几种特性。4）局部性(locality)局部性是指语言的模块化和信息隐藏特性。一个局部性差的语言必然会导致程序的复杂性增加。比如，一种不具有块机制的语言，那么信息的作用域必然是全局的，程序的走向也是全局的，从而导致程序的复杂性增加，可读性、可修改性和可维护性都会相应降低。,程序设计语言其他连带的特性：,1）将设计翻译成代码的难易程度 设计阶段的输出是编码阶段的输入，因此以设计说明书为输入编写代码时程序语言对设计概念的支持程度就决定了翻译过程的难易。如果在分析阶段和设计阶段采用的是面向对象的方法，而在编码阶段采用的是面向过程的语言，那么这种翻译就比较困难。,程序设计语言其他连带的特性：,2）编译器所生成代码的效率 对于实时或时间关键性的项目来说，除在设计和编码时对效率进行充分的考虑外，高效率的编译器也是必须的。好的编译器会对程序作最佳的性能优化。不同语言生成的目标系统的效率不同，即使是同一种语言，采用不同的编译器，目标系统的效率也会不同。,程序设计语言其他连带的特性：,3）源代码的可移植性 选择一种可移植性强的语言可以为代码的重用和项目的移植奠定好的基础。源代码的可移植性也是选择开发语言要考虑的因素。4）配套的开发工具 主流的语言都有良好的集成开发环境（IDE）。其中不仅包括源代码的编辑器、编译和连接器、调试器，同时还包含配置管理工具、安装部署工具以及代码的转换工具。,9.1.2 程序设计语言的发展和分类,第一代：机器语言和汇编语言，也称为低级语言。第二代：第一代和第三代的过渡语言。这代语言是50年代末至60年代初出现的，这些语言应用面广，有大量成熟的程序库。这代语言包括FORTRAN、COBOL、BASIC等。,9.1.2 程序设计语言的发展和分类,第三代语言：高级语言。高级语言通常被分成三类：1）通用高级语言。Algol 60，C、Pascal，PL/1，Modula-2和Ada等。2）面向对象的语言，如C+、Java、Smalltalk等。3）专用语言，专用语言只用于特定的领域。LISP和Prolog适用于人工智能领域；APL是为数组和向量运算设计的语言；而Forth则用于开发微处理器软件。专用语言可移植性和可维护性较差。,9.1.2 程序设计语言的发展和分类,第四代语言（4GL）4GL还局限在某些领域内，如数据库查询语言。程序生成器代表了更为通用的一类4GL，程序生成器可以将更为自然的语言描述翻译成第三代语言程序，进而更好地消除设计和代码之间的语义断层。,9.1.3 程序设计语言的选择标准,选择语言时要考虑的因素：1）项目的应用领域 2）项目中算法和计算的复杂性 3）项目中数据结构的复杂性 4）用户的性能需求 5）软件运行的环境 6）软件开发人员开发水平。7）可用的编译器和交叉编译器。,9.2 编程质量与程序设计语言,程序的可靠性、可维护性和效率通常由程序设计语言、源代码的质量、和语言的实现机制决定的。9.2.1 程序设计语言与可靠性 程序设计语言的可靠性是指程序设计语言本身不出错或对错误的纠正能力。如：JAVA由于其抛弃了指针和动态存储分配等易于出错的语言特性。从而具有较高的可靠性。,9.2.2 程序设计语言与可维护性,程序设计语言的可维护性通常指这种语言编写的程序被理解，被修改及调整和改进的难易程度。程序设计语言的可维护性一般由下面几个因素决定：程序设计语言的一致性和紧致性 一致性刻画了语言标记的语义单义性，因此一致性好的语言的可维护性要好于一致性差的语言。程序设计语言的语法规则 语法规则的严格程度也影响语言的可维护性和可读性，语法要求严格的语言要比语法自由的语言的可维护性差些。因为修改和理解语法严格的语言要困难些。比如FORTRAN和Perl语言，其语法要求很严格。因此其可维护性与C/C+等语法较自由的语言相比要差些。,9.2.3 程序设计语言与效率,不同程序设计语言在程序的效率上的差异很大。程序设计语言的效率由下面因素决定：程序设计语言的实现机制；解释性程序（如解释BASIC）和编译成中间语言然后又解释执行的语言（如JAVA）的效率一般要远远低于编译语言。程序语言对系统底层的访问和控制能力；设计良好的低级语言程序效率最高。编译器的效率；,9.3 编程标准,编码的依据是详细设计说明书。编码的任务就是按照详细设计说明的要求写出满足要求的代码。设计阶段的成果基本上决定了系统的可修改性和可维护性。在编码阶段，遵循下述原则，将有助于编写清晰、紧凑、高效的程序。从而进一步提高程序的可修改性、可维护性和可测试性。,编码原则,1）编写易于修改和维护的代码 编码阶段，在设计基础上对程序进行进一步的数据和操作的分离有利于代码和数据的单独改变。2）编写易于测试的代码 在编码阶段对代码的可测试性进行考虑可以减少测试阶段的工作量。以条件编译和注释的方法融入源代码中，是一种有效的增加代码可测试性的手段。,编码原则,3）编写详细的程序文档程序文档一般指以注释的形式嵌入程序中的代码描述。程序文档应该与程序保持高度一致。程序文档应该包括下列内容 代码的功能；代码的完成者；代码在整个软件系统中的位置；代码编制、复审时间；保留代码的原因；代码中如何使用数据结构和算法。,程序文档的例子,/*Modual name：gameserver Function：game server for realtime game information process Author：chejinhui Create date：2003/11/12 Platform：IA32，Windows Modify list：2003/11/14 line 28 should be=2003/11/15 line 29.*/,程序文档的例子,/*-include stdio&socket libarary-*/#include#include/*-Global var area-*/int iUserCount；,程序文档的例子,/*-Initialize Socket Subsysteminput：noneoutput：DLL initialize result0：faultother：success-*/,程序文档的例子,int InitSockInterface()WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested=MAKEWORD(2，2);/start socket subsystem err=WSAStartup(wVersionRequested，,程序文档的例子,/see if socket version meet our request(must be 2.2)if(LOBYTE(wsaData.wVersion)!=2|HIBYTE(wsaData.wVersion)!=2)WSACleanup();return 0;/*-this is the end of program document demo-*/,编码原则,4）编程中采用统一的标准和约定，降低程序的复杂性 软件组织通常会制定一份“编码规范”，程序员在编写代码时。必须严格按照“编码规范”编写代码。表9-1是软件组织“编码规范”的通用格式和内容。,表9-1 编码规范,编码原则,5）分离功能独立的代码块形成新的模块将功能独立的代码块独立出来形成新的模块，增加模块的内聚度，有利于代码的重用和可修改性。,9.4 编程风格,不同的程序员可能具有不同的编程风格，有时候很难说哪种风格好，哪种风格不好，比如在分支语句之后的语句块，一些程序员可能习惯这样：if(ab).而另外的程序员喜欢这样：if(ab).,9.4 编程风格,一般的软件组织允许程序员在不影响代码的可读性、可修改性、可测试性、可维护性的基础上使用自己的风格编写程序。但是有些规则则是所有程序员必须遵守的。,好的编程风格应遵循的规则,1）节简化（economy）不使用不必要的变量和函数避免变量重名，变量重名可导致很难被发现的错误。尽量减小代码量。尽量减少代码的执行时间，提高执行效率。避免功能冗余的模块。尽量不使用全局变量。,好的编程风格应遵循的规则,2）模块化（Modularity）确保物理和逻辑功能密切相关。限定一个模块完成一个独立的功能，提高模块的内聚度。检查代码的重复率，重复多的代码，要抽出来作为一个单独的模块。,好的编程风格应遵循的规则,3）简单化（Simplicity）采用直接了当的算法，避免使用技巧 性高和难懂的代码。使用简单的数据结构，避免使用多维 数组、指针和复杂的表。注意对象命名的一致性。以手工的方式简化算术和逻辑表达式。,好的编程风格应遵循的规则,4）结构化按标准化的次序说明数据；按字母顺序说明对象名使用读者明了的结构化程序部件；采用直截了当的算法；根据应用背景排列程序各个部分；,好的编程风格应遵循的规则,4）结构化（structure）不随意为效率而牺牲程序的清晰度和可读性让机器多做烦琐的工作，如重复、库函数；用公共函数调用代替重复出现的表达式；避免循环、分支的嵌套层数过高；单入口单出口。,好的编程风格应遵循的规则,5）文档化（documentation）有效、适当地使用注释。协调使用程序块注释和程序行注释。保持文档和程序的同步。,好的编程风格应遵循的规则,6）格式化（layout)始终采用统一缩进规则；适当插入括号表明运算次序、排除二义性；有效地使用空格符以区别程序的不同群。,9.5 程序设计支持环境（PSE）,PSE，programming support environment 即编程所使用的集成开发环境：IDE，integrated development environmentPSE完成程序编辑、编译、调试、配置管理、项目管理等一组任务。,9.5 程序设计支持环境（PSE）,好的PSE应该具有如下的特性：1）通用性。适用于不同的语言、不同的应用领域和开 发方法。2）适应性。通过设置，可以配置出满足不同需要的PSE实例。3）开放性。能方便的增加新工具。4）支持重用。能支持可重用组件的查询、存储和使用。,9.5 程序设计支持环境（PSE）,5）自控性。保证自身操作的正确性和协调。6）自带数据库。提供数据库用于管理已开 发软件产品7）保证质量。有助于提高所开发软件的质 量。8）吸引用户。用户愿意使用。9）有竞争力。PSE能真正提高软件的生产 率。,